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設備知識

垃圾滲濾液處理工藝詳解

        隨著我國經濟的快速發展,城市垃圾量也隨之增加,垃圾的妥善處理已成為人們急需解決的問題。我國大多數城市采用衛生填埋或焚燒的方式處理垃圾,由此產生了大量的垃圾滲濾液。垃圾滲濾液中含有多種污染物,包括重金屬離子和有機物,不僅在水中存在時間長,范圍廣,而且危害極大,若不妥善處理將對環境造成嚴重污染。有效收集和處理垃圾滲濾液已成為城市環境急需解決的問題,垃圾滲濾液的處理技術成為研究者關注的熱點和難點。

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        垃圾滲濾液的產生及特點

        垃圾滲濾液,又稱浸出液或滲瀝水,是垃圾填埋場中不可避免的二次污染物,主要來源于降水、垃圾含有的水和微生物厭氧分解產生的有機廢水。垃圾滲濾液是高濃度有機廢水,若未經處理直接排放或未達標排放,會對周圍的地下水、地表水和土壤造成嚴重的污染。

        垃圾滲濾液污染物含量受垃圾成分、填埋年限、氣候條件和填埋場設計等多種因素的影響。垃圾滲濾液水質特點可以概括為:

        ①污染物種類多,成分復雜,濃度高。劉軍等使用GC-MS對垃圾滲濾液中有機組分進行分析,共有63種有機化合物,大多是難以生物降解的有機化合物,如酚類、雜環類、雜環芳烴、多環芳烴類化合物,約占滲濾液中有機組分的70%以上;有機物濃度高,COD和BOD5濃度高,最高可達幾萬mg/L。

        ②水質、水量變化復雜。垃圾填埋場的水文氣候條件、地質條件、地理位置、構造方式、填埋時間等不同,垃圾滲濾液的成分和產量也發生變化。而且生物可降解性隨填埋齡的增加而逐漸降低。

        ③營養比例失衡。滲濾液中氨氮含量高,C/N值常出現失調情況,同時p缺乏,微營養比例不能滿足水處理的要求。

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        垃圾滲濾液處理工藝技術

        在《生活垃圾填埋場污染控制標準》(GB16889-2008)于2008年7月1日頒布實施后,對垃圾滲濾液的處理控制提出了更嚴格的要求。滲濾液水質水量受各種因素影響而變得非常復雜,存在大量生物難以降解的有機物,目前滲濾液的處理工藝主要有土地處理、物理處理、化學處理、生物處理等,但采用單一工藝處理,往往只能在某些指標上取得好效果,很難使出水達到排放標準。因此滲濾液的處理工藝不是一種方法能夠完成的,而是多種方法的組合工藝。

        目前,滲濾液處理的組合工藝主要有兩種,一種是以生化反應為主的“生物法+膜法(納濾/反滲透)”處理系統;另外一種是以DT盤式膜組件為主的高壓膜過濾工藝。DT盤式膜組件是獨家代理工藝,過濾原理即為常見卷式反滲透膜過濾的原理,在此不多作介紹,本文重點介紹“生物法+膜法”的處理系統。生化法處理設備和運行管理簡單,成本低,對水質和水量的變化有很好的適應能力,適合我國生化垃圾有機物含量高、滲濾液可生化能力較高的特點,當前得到了廣泛應用。

        2.1早期生物處理工藝

        早期的滲濾液處理工藝缺乏設計經驗,對滲濾液的水質特性考慮不夠充分,處理工藝主要參照城市污水處理工藝,選擇生物法中的氧化溝,SBR及接觸氧化工藝的比較多,由于這些工藝在曝氣量、停留時間上考慮的不足,最后導致了運行的失敗。

        例如北京阿蘇衛滲濾液處理廠選擇“厭氧+氧化溝+沉淀池”的處理工藝,要求出水達到GB16889-1997二級標準,但是由于滲濾液水質水量隨時間變化大,尤其隨著填埋場時間的增長,可生化性低,導致出水不能穩定達標;昆山市第三垃圾填埋場滲濾液處理采用的是“厭氧+生物接觸氧化”工藝,運行過程中進水水質遠低于設計值,結果造成厭氧效果大幅下降,整個系統出水無法達標。

        另外,早期滲濾液生化處理工藝選擇沉淀池進行泥水分離,但是由于高污泥濃度的污水在沉淀池中的沉降性差,抗污泥膨脹的能力差,從而造成生化池中的污泥濃度偏低,出水水質不穩定。

        2.2膜生物反應器(MBR)應用

        針對早期生化法在滲濾液處理上的不足,MBR系統在設計生化反應部分時充分考慮滲濾液的水質特性,以反硝化池和硝化池為主,在停留時間、池體深度以及曝氣量方面,充分滿足滲濾液中有機物降解的需要。

        膜技術在垃圾滲濾液處理中的應用引起了我國學者的極大關注。膜生物法(MBR)是近些年發展起來的一種集膜過濾和生物處理于一體的新型、高效的處理技術,在處理高濃度難降解有機物廢水方面有著廣泛的應用前景。在MF和UF基礎上研發的MBR系統已經廣泛應用于生化反應末端的泥水分離過程,利用膜的截留作用使微生物完全被截留在生物反應器中,實現水力停留時間和污泥齡的完全分離,使生化反應器內的污泥濃度從3-5g/L提高到10-20g/L,從而提高了反應器的容積負荷,使反應器容積減小,大大提高了生化系統的運行效果。

        據相關實例數據表明,MBR系統對COD的去除率在90%以上,NH3-N在95%以上。任鶴云等采用MBR法處理滲濾液,生化部分采用硝化/反硝化工藝,膜部分采用的超濾+納濾膜,出水COD小于60mg/L,SS小于50mg/L,氨氮小于18.8mg/L重金屬等未檢出;康建雄等應用UASB-A/O-膜工藝處理垃圾滲濾液取得良好效果,CODcr,BOD5和氨氮的去除率分別達97.3%、98.6%和92.8%,出水水質優于國家排放標準。

        2.3膜處理技術

        膜處理技術包括微濾膜(MF)、超濾膜(UF)、納濾膜(NF)和反滲透膜(RO)等,常用于二級處理后的深度處理,多以微濾(MF)、超濾(UF)代替沉淀、過濾、吸附、除菌等常規深度處理中的預處理,以納濾(NF)、反滲透(RO)進行水的軟化和脫鹽。在垃圾滲濾液處理系統中,由于滲濾液的生化性較差,單獨依靠生化反應和MBR系統并不能完全實現水質達標排放,因此MBR的出水需要進一步深度處理。根據目前的處理技術,MBR出水還可通過NF或RO系統進一步處理,RO和NF都能去除細菌、微生物、溶解鹽等,但RO效果更好。一般RO和NF之前的進水都必須進行預處理,對SS及濁度都有明確的要求,一般SS≤1mg/L,濁度≤5NTU,pH控制在中性左右。對RO、NF影響比較大的環境因素除進水水質外,還有壓力、溫度等,這些因素是可控的,因此系統運行的穩定性有了一定保證。

        研究表明,MBR-NF工藝經過4個多月的運行,運行穩定,在進水CODcr遠高于設計值的情況下,出水狀況仍然良好,滿足設計要求。

        2.4組合工藝流程

        目前由于環境污染的不斷加重,國家從加強環保的角度出發,頒布了《生活垃圾填埋場污染控制標準排放標準》(GB16889-2008),其中出水總氮成為一個重要的指標(非敏感地區40mg/L,敏感地區20mg/L)。為了滿足新的垃圾滲濾液排放標準中對總氮的要求,原有MBR工藝進一步優化,增加一個二級硝化反硝化環節,如圖1所示,MBR工藝優化為A/O/O+A/O+外置超濾膜(UF)可以保證出水總氮達標排放。

        綜上所述,滲濾液處理的工藝以“生物法+膜處理”為主,該工藝技術處理滲濾液可以達到2008年《生活垃圾填埋場污染控制標準排放標準》的排放要求。其中,生化處理過程可以有效地降解、消除污染物,膜分離處理過程可以有效地分離去除不可生化降解的殘余污染物。

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        結論和建議

        垃圾滲濾液是一種成分復雜的高濃度有機廢水,其處理技術各有利弊,單獨采用任何一種處理技術很難使滲濾液達標排放。因此,必須將處理工藝由單一化向多元化發展,通過組合工藝充分發揮各工藝的優勢,以達到滿意的處理效果!吧锓+膜處理”工藝技術處理滲濾液可以達到2008年《生活垃圾填埋場污染控制標準排放標準》的排放要求,但在垃圾滲濾液的處理過程中仍存在一些問題。

        3.1老齡化填埋場滲濾液可生化性差

        滲濾液的可生化性差,新生滲濾液用生化法處理是可行的,但是隨著填埋場時間的延長,滲濾液的可生化性降低,尤其是在填埋后期,可生化性很差,B/C不足0.1,生化法使用受到限制。應根據填埋場所處階段來選擇合適的工藝進行滲濾液處理。

        3.2濃縮液處理

        膜分離過程可以有效地分離去除不可生化降解的殘余污染物,但同時會產生濃縮液,濃縮液的最終處理也是目前水處理行業中一個亟待解決的問題。目前濃縮液的處理方法主要有回灌法、蒸發法、高級氧化+混凝沉降組合法、活性碳吸附和離子交換法等,但是回灌法勢必造成鹽的累積;蒸發法能耗相當大,而且蒸發器要有很強的抗腐蝕能力;高級氧化+混凝沉降法對有機物有很好的去除效果,但是對總氮去除效果不明顯;活性碳吸附和離子交換法用來處理濃縮液很容易達到飽和容量,再生困難,運行費用昂貴。

        滲濾液水質如果可生化性好的話,優先選擇生化法,但是滲濾液中含有大量難降解的物質和毒性物質,生化出水仍需要深度處理,膜技術的應用解決了深度處理的問題,但是膜處理也存在膜污染和濃縮液處理的問題,如何通過技術改進和工藝組合降低運行成本和減少膜污染是今后研究的方向。


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